KR100643919B1 - Light emitting diode package with lens - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지의 문제점을 설명하기 위한 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a problem of a light emitting diode package having a lens according to the prior art.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지를 나타내는 단면도.2 and 3 are cross-sectional views showing a light emitting diode package having a lens according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
210a, 210b: 리드 단자 210: 리드 프레임210a, 210b: lead terminal 210: lead frame
220: 패키지 몸체 221: 숫나사부220: package body 221: male part
230: LED 칩 240: 와이어230: LED chip 240: wire
250: 몰딩재 260: 실리콘 레진250: molding material 260: silicone resin
270a: 투광부 270b: 결합부270a:
270: 렌즈 271: 암나사부270: lens 271: female thread
본 발명은 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로서, 특히, 실리콘 레진의 누설을 방지하여 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode package having a lens, and more particularly, to a light emitting diode package having a lens capable of preventing leakage of silicon resin and improving light extraction efficiency.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 전자부품이다. 즉, 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 전자와 정공이 떨어져 있을 때 보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.In general, a light emitting diode (LED) is an electronic component that generates a small number of carriers (electrons or holes) injected by using a p-n junction structure of a semiconductor and emits light by recombination thereof. In other words, when a forward voltage is applied to a semiconductor of a specific element, electrons and holes move through the junction of the anode and the cathode and recombine with each other. Release.
이러한 발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 조사할 수 있음으로 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화기기 등에 사용된다.Such a light emitting diode can be irradiated with high efficiency light at low voltage, and thus is used in home appliances, remote controls, electronic signs, indicators, and various automation devices.
특히, 정보 통신기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며, 발광 다이오드도 인쇄회로기판(Printed Circuit Board : PCB)에 직접 실장하기 위하여 표면실장소자(Surface Mount Device, 이하, SMD라 한다)형으로 만들어지고 있다. 이에 따라, 표시 소자로 사용되고 있는 LED 램프도 SMD형으로 개발되고 있다. 이러한 SMD는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등으로 사용된다.In particular, according to the trend toward miniaturization and slimming of information and communication devices, various components such as resistors, capacitors, and noise filters are becoming more compact, and surface-mounted diodes are directly mounted on a printed circuit board (PCB). It is made of a device (Surface Mount Device, hereinafter referred to as SMD). Accordingly, LED lamps used as display elements have also been developed in SMD type. These SMDs can replace conventional simple lighting lamps, which are used as lighting indicators, character indicators, and image indicators of various colors.
상기와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등 요구되는 휘도의 양도 갈수록 높아져서, 최근에는 고출력 발광 다이오드가 널리 쓰이고 있다.As mentioned above, as the usage area of LEDs becomes wider, the amount of luminance required such as electric lamps used for living and electric lamps for rescue signals is gradually increasing. In recent years, high output light emitting diodes have been widely used.
도 1은 종래기술에 따른 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a problem of a light emitting diode package having a lens according to the prior art.
종래기술에 따른 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지는, 도 1에 도시한 바와 같이, 한 쌍 이상의 리드 단자(110a, 110b)로 이루어진 리드 프레임(110)과, 상기 리드 프레임(110)을 내측에 수용하도록 합성수지재로 형성된 패키지 몸체(120)와, 상기 패키지 몸체(120) 내부에 위치하는 리드 단자(110a, 110b) 중 어느 하나의 리드 단자(110a) 상에 실장된 LED 칩(130)과, 상기 LED 칩(130)과 상기 리드 단자(110a, 110b)의 통전을 위한 와이어(140), 및 상기 패키지 몸체(120) 내부에 충진되어 상기 LED 칩(130) 및 와이어(140)를 보호하는 몰딩재(150)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, a light emitting diode package having a lens according to the related art includes a
여기서, 상기 몰딩재(150) 상에는, 렌즈(170)와 패키지 몸체(120)를 서로 부착시키기 위한 접착제(160)가 디스펜싱 방법 등에 의해 도포되고, 상기 접착제(160)가 도포된 상기 몰딩재(150)를 포함한 패지키 몸체(120) 상에는, 상기 LED 칩(130)으로부터 발생되는 광을 높은 광효율로 발산하기 위한 렌즈(170)가 결합되어 있다. 이때, 상기 접착제(160)로서, 일반적으로 액상의 실리콘 레진이 사용되며, 상기 실리콘 레진은 시간이 지남에 따라 서서히 경화된다.Here, on the
그러나, 상기 접착제(160)로 사용되는 액상의 실리콘 레진이 과도포될 경우, 상기 패키지 몸체(120) 상에 렌즈(170)를 결합하는 과정에서, 상기 실리콘 레진이 렌즈(170)와 패키지 몸체(120)의 사이 공간으로 누설되어 상기 렌즈(170)의 상부 표면으로 넘치는 현상이 발생되고, 이러한 현상으로 인해 LED 칩(130)으로부터 발생되는 광의 경로가 변화되어, LED 소자의 광추출 효율이 저하되는 문제점이 발생된다.However, when the liquid silicone resin used as the
또한, 상기 실리콘 레진에 의해 렌즈(170)가 패키지 몸체(120)에 제대로 고정되지 않아, 상기 렌즈(170)가 좌우로 움직이게 될 경우, 렌즈(170)와 LED 칩(130)의 광축이 일치되지 않을 수 있고, 패키지의 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.In addition, when the
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 실리콘 레진의 누설을 방지하면서, 렌즈와 패키지 몸체를 효과적으로 고정시킴으로써, LED 소자의 광추출 효율을 향상시킴과 동시에, 렌즈와 LED 칩의 광축을 일치시키고, 패키지의 내구성을 향상시킬 수 있는 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to effectively fix the lens and the package body while preventing the leakage of silicone resin, thereby improving the light extraction efficiency of the LED element, and at the same time, the lens And to provide a light emitting diode package having a lens that can match the optical axis of the LED chip, and improve the durability of the package.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지는,A light emitting diode package having a lens according to the present invention for achieving the above object,
한 쌍 이상의 리드 단자를 내측에 수용하고, 몰딩재 주입 공간을 정의하면 서, 그 외주면에 숫나사부가 형성된 패키지 몸체;A package body accommodating one or more lead terminals therein and defining a molding material injection space, the male body having a male screw portion formed on an outer circumferential surface thereof;
상기 패키지 몸체 내부의 상기 리드 단자 상에 실장된 LED 칩;An LED chip mounted on the lead terminal inside the package body;
상기 LED 칩과 상기 리드 단자의 전기적 연결을 위한 와이어;A wire for electrical connection between the LED chip and the lead terminal;
상기 패키지 몸체 내부에 주입되어 상기 LED 칩 및 상기 와이어를 보호하는 몰딩재; 및A molding material injected into the package body to protect the LED chip and the wire; And
상기 몰딩재를 포함한 상기 패키지 몸체 상에 결합되는 투광부와, 상기 투광부와 일체로 형성되며, 그 내주면에 암나사부가 형성되어 상기 패키지 몸체 외주면의 숫나사부와 나사 결합되는 결합부를 구비한 렌즈를 포함한다.And a lens including a light transmitting portion coupled to the package body including the molding material, and integrally formed with the light transmitting portion, a female thread formed on an inner circumferential surface thereof, and a coupling portion screwed to a male screw portion on an outer circumferential surface of the package body. do.
여기서, 상기 렌즈의 결합부는, 상기 투광부로부터 그 양측 하부로 연장된 것을 특징으로 한다.Here, the coupling portion of the lens, characterized in that extending from both the lower portion to the lower side of the light transmitting portion.
그리고, 상기 렌즈의 투광부와 상기 몰딩재를 포함한 패키지 몸체 사이에 개재된 실리콘 레진을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And, it characterized in that it further comprises a silicone resin interposed between the light transmitting portion of the lens and the package body including the molding material.
또한, 상기 렌즈의 투광부는 볼록 렌즈 또는 소정 형태의 프레넬 렌즈인 것을 특징으로 한다.The light transmitting portion of the lens may be a convex lens or a Fresnel lens of a predetermined form.
또한, 상기 프레넬 렌즈는 중심이 볼록 렌즈 형태이고, 볼록 렌즈를 중심으로 좌우 대칭되는 요철 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the Fresnel lens is characterized in that the center is made of a convex lens shape, and the concave-convex shape that is symmetrical around the convex lens.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지를 나타내는 단면도로서, 도 2는 볼록 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지를 나타낸 것이고, 도 3은 프레넬 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지를 나타낸 것이다.2 and 3 are cross-sectional views showing a light emitting diode package having a lens according to an embodiment of the present invention, Figure 2 shows a light emitting diode package having a convex lens, Figure 3 is a light emission having a Fresnel lens Shown is a diode package.
먼저 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지는, 한 쌍 이상의 리드 단자(210a, 210b)로 이루어진 리드 프레임(210)과, 상기 리드 프레임(210)을 내측에 수용하면서 몰딩재 주입 공간을 정의하도록 프리 몰딩에 의해 형성된 패키지 몸체(220)와, 상기 패키지 몸체(220) 내부에 위치하는 리드 단자(210a, 210b) 중 어느 하나의 리드 단자(210a) 상에 실장된 LED 칩(230)과, 상기 LED 칩(230)과 상기 리드 단자(210a, 210b)의 통전을 위한 와이어(240)를 포함한다.First, as shown in FIG. 2, a light emitting diode package having a lens according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
여기서, 상기 LED 칩(230)에는 통상적인 방식의 LED 칩이 적용되며, 바람직하게는 GaN 계열의 LED 칩이 사용될 수 있다. 또한, 상기 와이어(240)는 주로 금(Au)으로 이루어진다.Here, the LED chip of the conventional method is applied to the
그리고, 프리 몰딩에 의해 형성되는 상기 패키지 몸체(220)의 외주면에는 숫나사부(221)가 형성되어 있으며, 이러한 숫나사부(221)가 형성된 패키지 몸체(220)는, 주로 플라스틱 등으로 이루어진다.In addition, a
또한, 상기 패키지 몸체(220) 내부의 몰딩재 주입 공간에는, 상기 LED 칩(230) 및 와이어(240)를 보호하는 몰딩재(250)가 주입되어 있고, 상기 몰딩재(250) 가 주입된 패키지 몸체(220) 상에는 실리콘 레진(260)의 개재하에 상기 LED 칩(230)으로부터 발생되는 광을 높은 광효율로 발산하기 위한 렌즈(270)의 투광부(270a)가 결합되어 있다.In addition, a
상기 몰딩재(250)는 투명 에폭시, 실리콘 및 형광체 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 실리콘 레진(260)은 렌즈(270)와 패키지 몸체(220)를 서로 접착시키도록 상기 몰딩재(250) 상에 도포된 것으로서, 이는 시간이 지남에 따라 서서히 경화된다.The
이때, 상기 렌즈(270)는, 상기 투광부(270a)와 일체로 형성되며 그 내주면에 암나사부(271)가 형성된 결합부(270b)를 더 구비하고 있다. 상기 결합부(270b)는 상기 투광부(270a)로부터 그 양측 하부로 연장되어 있으며, 상기 결합부(270b)의 내주면에 형성된 암나사부(271)는, 상기 패키지 몸체(220)의 외주면에 형성된 숫나사부(221)와 나사 결합되어 있다.In this case, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지는, 상기 패키지 몸체(220)의 외주면에 형성된 숫나사부(221)와, 상기 렌즈(270)의 투광부(270a)의 양측 하부로 연장된 결합부(270b)의 내주면에 형성된 암나사부(271)가 상호 나사 결합으로 결합되므로, 상기 몰딩재(250)를 포함한 패키지 몸체(220)와 상기 렌즈(270)의 투광부(270a) 사이에 형성된 상기 실리콘 레진(260)이 그 도포과정에서 과도포된다 하더라도, 패키지 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.As described above, the LED package including the lens according to the embodiment of the present invention includes a
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 실리콘 레진(260)이 렌즈(270)의 상부 표면으로 넘치는 것을 차단할 수 있어, 렌즈(270) 표면으로 누설되는 실리콘 레진에 의해 LED 칩(230)으로부터 발생되는 광의 경로가 변화되는 것을 막을 수 있다. 이에 따라, LED 소자의 광추출 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, according to the exemplary embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 상술한 바와 같이, 상기 실리콘 레진(260)과 같은 접착제에 의해 상기 렌즈(270)의 투광부(270a)가 패키지 몸체(220)의 상부에 결합됨과 동시에, 상기 패키지 몸체(220)의 외주면에 형성된 숫나사부(221)와, 상기 결합부(270b)의 내주면에 형성된 암나사부(271)의 나사 결합으로 렌즈(270)와 패키지 몸체(220)가 상호 결합되므로, 상기 렌즈(270)의 좌우 움직임을 방지하여, 상기 렌즈(270)를 패키지 몸체(220)에 더욱 효과적으로 고정시킬 수 있게 된다. 따라서, 렌즈(270)와 LED 칩(230)의 광축을 일치시켜 광추출 효율을 향상시키고, 패키지의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, as described above, the light-transmitting
한편, 상기 렌즈(270)의 투광부(270a)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 볼록 렌즈일 수도 있지만, 도 3에 도시한 바와 같이, 소정 형태의 프레넬 렌즈일 수도 있다.On the other hand, as shown in FIG. 2, the
이때, 상기 프레넬 렌즈의 형태는 도 3에 도시한 바와 같이, 중심이 볼록 렌즈 형태이고, 이 볼록 렌즈를 중심으로 좌우 대칭되는 요철 형태로 이루어지며, 상기 요철 형태의 높이는 상기 볼록 렌즈의 높이와 비슷하다.At this time, the shape of the Fresnel lens, as shown in Figure 3, the center is a convex lens shape, and is made of a concave-convex shape symmetrically around the convex lens, the height of the concave-convex shape is the height of the convex lens Similar.
이러한 형태를 갖는 프레넬 렌즈는, 도 2에 도시한 바와 같은 볼록 렌즈에 비해 그 높이가 줄어들어, 패키지의 부피를 줄일 수 있고, 동일한 광휘도를 유지할 수 있다는 장점이 있다.Fresnel lens having such a shape has the advantage that the height is reduced compared to the convex lens as shown in Figure 2, can reduce the volume of the package, and maintain the same brightness.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈를 구비한 발광 다이오드 패키지에 의하면, 패키지 몸체의 외주면에 형성된 숫나사부와, 렌즈의 투광부의 양측 하부로 연장된 결합부의 내주면에 형성된 암나사부를 상호 나사 결합으로 결합시켜, 몰딩재를 포함한 패키지 몸체와 상기 렌즈의 투광부 사이에 형성되는 실리콘 레진이 패키지 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 상기 실리콘 레진이 렌즈 표면으로 누설되는 것을 차단하여, LED 칩으로부터 발생되는 광의 경로가 변하는 것을 막을 수 있으므로, LED 소자의 광추출 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the light emitting diode package having a lens according to the present invention, a male screw portion formed on the outer circumferential surface of the package body and a female screw portion formed on the inner circumferential surface of the coupling portion extending to both lower sides of the light transmitting portion of the lens are mutually screwed together. As a result, the silicone resin formed between the package body including the molding material and the light transmitting portion of the lens may be prevented from leaking to the outside of the package. Therefore, the present invention can prevent the silicon resin from leaking to the lens surface, thereby preventing the path of light generated from the LED chip from changing, thereby preventing the light extraction efficiency of the LED device from being lowered.
또한, 상기 실리콘 레진에 의해 상기 렌즈의 투광부를 패키지 몸체의 상부에 결합시킴과 동시에, 상기 패키지 몸체의 외주면에 형성된 숫나사부와, 상기 결합부의 내주면에 형성된 암나사부의 나사 결합으로 렌즈와 패키지 몸체를 상호 결합시 킴으로써, 상기 렌즈의 좌우 움직임을 방지하여, 상기 렌즈를 패키지 몸체에 더욱 효과적으로 고정시킬 수 있다. 따라서, 렌즈와 LED 칩의 광축을 일치시켜, 광추출 효율을 향상시킬 수 있으며, 패키지의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the lens resin is coupled to the upper portion of the package body by the silicone resin, and the male screw portion formed on the outer circumferential surface of the package body and the female screw portion formed on the inner circumferential surface of the coupling portion to interconnect the lens and the package body. By combining, by preventing the left and right movement of the lens, it is possible to more effectively fix the lens to the package body. Therefore, by matching the optical axis of the lens and the LED chip, the light extraction efficiency can be improved, there is an effect that can improve the durability of the package.
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